Vue du pont Champlain.

Le pont Samuel-De Champlain tiendra-t-il 125 ans?

Par Dominique Forget de Découverte

22 septembre 2019

Le nouveau pont Champlain a été construit à toute vitesse pour remplacer l’ancienne structure. Résistera-t-il au temps contrairement à son prédécesseur?

Arrivé à la fin de sa vie utile, le vieux pont Champlain aura survécu moins de 60 ans. Cette fois, le constructeur, Signature sur le Saint-Laurent, s’est engagé à livrer un ouvrage qui durerait deux fois plus longtemps. Voici comment la construction du pont est censée garantir sa durabilité pour 125 ans.

Autre perspective du pont Champlain.

Pylône principal

Le pylône principal, plus haut que le stade olympique, soutient le poids de la travée principale, au-dessus de la voie maritime, et de la travée arrière. Il devra résister au vent et à d’éventuels tremblements de terre.

42 pieux en béton armé

Quelques pylônes du pont. Ses fondations, creusées au fond du Saint-Laurent, doivent être à toute épreuve. Elles se composent de 42 pieux en béton armé, 10 de plus que prévu initialement.

« On n'a pas voulu prendre de chance, explique Frédéric Guitard, l’ingénieur responsable de la construction de la partie haubanée du pont. Ça veut dire que la fondation, telle qu'elle est, elle va être surdimensionnée. »

En bordure de la voie maritime, on fore 42 puits cylindriques. Chacun s’étire sur 22 mètres, l’équivalent d’un immeuble de sept étages. Ils s’enfoncent jusque dans le roc, sous le lit du fleuve. À l’intérieur de chaque puits, on insère une cage d’armature et on coule le béton.

Une fois le béton figé, les ingénieurs descendent une sonde le long de chaque pieu, à l’intérieur d’un trou aménagé dans l’armature.

Sonde dans du béton.

Cette sonde détecte le rayonnement infrarouge et mesure la température du béton, tout au long des 22 mètres. La température doit être constante. Une fluctuation signifierait qu’il y a une fissure dans le béton.

« Ces technologies n’existaient pas quand on a construit le vieux pont Champlain. Au Québec c'est la première fois qu'on utilise ça. »

Marcel Martineau, ingénieur géotechnique responsable des fondations et des matériaux

Des semelles du pont.

Semelles de l’approche ouest

Sur la portion du pont qui s’étire entre l’île des Sœurs et la voie maritime, les fondations sont complètement différentes. Ce sont d’énormes semelles de béton, préfabriquées, puis déposées au fond du fleuve.

Chacune des semelles pèse 900 tonnes, l’équivalent de six baleines bleues. Elles sont beaucoup trop lourdes pour être transportées sur de longues distances. On les a donc coulées directement sur le chantier, dans une usine temporaire aménagée en bordure de l’île des Sœurs.

L’ingénieur Michel C. Tremblay était responsable des opérations. Pendant tout le processus de fabrication des semelles, il a suivi la température du béton scrupuleusement.

« Si on a trop de variations, la semelle va craquer », prévient-il. Le béton, lorsqu’il durcit, dégage de grandes quantités de chaleur. Le cœur d’une semelle peut atteindre 80 °C. Le refroidissement doit se faire en douceur. En aucun cas, la différence de température entre le cœur de la semelle et les extrémités ne doit dépasser 20 °C. Ce serait catastrophique pour la qualité du béton.

Pour s’en assurer, l’équipe de Michel C. Tremblay a inséré des capteurs de température à l'intérieur de chaque semelle. « Le signal est envoyé par un système wi-fi », explique l’ingénieur.

Michel C. Tremblay peut recevoir des alertes à tout moment. Si une semelle refroidit trop vite, il donne l’ordre de couvrir ou de chauffer ses extrémités.

La tâche la plus délicate est d’aller porter chaque semelle au fond du fleuve à l’aide d’un catamaran industriel. Celui-ci peut lever des pièces pesant jusqu’à 1000 tonnes et les pousser sur l’eau en luttant contre le courant. La position finale de la semelle doit être précise, à moins de deux centimètres près.

Une fois la semelle au fond du fleuve, des plongeurs descendent pour l’inspecter. Ils enlèvent les débris qui se trouvent entre la semelle et le fond du fleuve. Pour finir, on coule du béton sous la semelle pour la fixer sur le socle rocheux.

Piliers sous la structure.

Piliers, chevêtres et poutres-caissons

Pour ériger le pont au plus vite, presque toutes les pièces nécessaires à la construction des piliers et de la superstructure sont fabriquées hors site, au Québec et en Espagne.

Des centaines de pièces, de 20 à 240 tonnes, sont livrées sur le chantier, puis assemblées comme des blocs Lego.

360 segments de béton

Un segment de béton. Empilés les uns sur les autres, les segments de béton forment les piliers du pont. Des barres de précontrainte en acier sont glissées à l’intérieur des blocs et tendues pour presser les segments les uns contre les autres.

37 chevêtres

Au sommet des piliers, on hisse ces immenses poutres transversales en acier. Chaque demi-chevêtre – le V d’un W – pèse 200 tonnes. Il est levé par une seule grue, installée sur une barge flottante.

601 poutres-caissons

Une poutre-caissons. Les poutres-caissons, qui servent d’épine dorsale aux trois tabliers du pont, sont installées par-dessus les chevêtres.

À cause de leur dimension, de leur forme et de leurs angles inusités, les chevêtres sont les plus complexes à fabriquer. Certains quittent l’Espagne avec des défauts.

Pour économiser du temps, le constructeur a choisi d’apporter les correctifs nécessaires sur le chantier à Montréal. Daniel Genest, qui est responsable de la coordination des opérations, assure que toutes les pièces installées sur le pont répondent aux exigences les plus strictes.

« Les gens n’ont pas à s'inquiéter. On va livrer un ouvrage d'art pour une durée de vie de 125 ans. »

Daniel Genest, ingénieur et responsable de la coordination des opérations

La travée principale du pont enjambe la voie maritime du Saint-Laurent, une zone du fleuve réservée à la circulation des navires. Impossible d’y installer des piliers pour soutenir le tablier ni même des grues ou des barges temporaires.

On travaille donc au-dessus du vide. Une machine spécialement conçue pour le chantier soulève d’immenses tranches de pont, de l’envergure d’un Boeing 747, et les pousse jusqu’au bout du tablier. Elles sont boulonnées à la main sur le segment précédent.

Des haubans et Montréal en arrière-plan.

Haubans

Pour soutenir chaque tranche de pont, on attache deux haubans qui sont reliés, à leur autre extrémité, au pylône principal. Pour faire contrepoids, on fixe deux haubans de l’autre côté du pylône, sur la travée arrière.

Les haubans installés sur le pont Samuel-De Champlain sont parmi les plus gros du monde. Chacun est composé d’une centaine de câbles d’acier qu’on appelle des torons.

À l’intérieur de chaque hauban, trois capteurs permettront de suivre à distance la tension des torons. Au besoin, certains d’entre eux seront retendus ou carrément remplacés. Leur durée de vie prévue est de 40 ans.

Même si un hauban venait à céder, le pont ne s’effondrerait pas pour autant. Le pont compte en effet des haubans « en surplus », une exigence du gouvernement du Canada.

« Si, pour une raison accidentelle ou quoi que ce soit, jusqu'à trois haubans venaient à céder, la structure tiendrait quand même debout », assure l’ingénieur Frédéric Guitard.

Les tabliers du pont vue des airs.

Tablier

Pour former le tablier, 9600 dalles préfabriquées sont déposées sur les poutres-caissons et liées entre elles par des coulées de béton.

Intérieur des dalles

Aperçu de l'intérieur d'une dalle À l’intérieur des dalles, toutes les armatures sont en acier inoxydable, résistant à la corrosion. « On a tiré des leçons de l'ancien pont, dit Guy Mailhot, l’ingénieur en chef pour le nouveau pont chez Infrastructure Canada. On a aussi un béton qui est beaucoup moins poreux. Le sel pénétrera beaucoup plus difficilement à travers le béton. »

Au besoin, les dalles du tablier pourront être enlevées et remplacées, ce qui était impossible sur l’ancien pont.

Système de drainage

Représentation du système de drainage. Contrairement au vieux pont Champlain, la nouvelle structure est aussi équipée d’un système de drainage pour éviter que, l’hiver, les eaux chargées de sel de déglaçage s’écoulent sur le tablier et attaquent le béton et l’acier.

Le pont et la ville en arrière-plan.

Pont intelligent et accessible

Près de 400 capteurs électroniques sont installés sur le pont pour suivre son comportement en temps réel. Ces instruments seront reliés à un centre de contrôle.

Au sommet du pylône principal, deux systèmes GPS et deux inclinomètres ont été installés. Ils mesureront le déplacement du pylône, en cas de forts vents ou d’un tremblement de terre.

Dans le béton, au niveau du tablier et de certains piliers, on a installé des sondes pour détecter la corrosion des armatures.

Les différentes sections du pont seront aussi facilement accessibles pour effectuer des travaux d’entretien ou des réparations.

L’intérieur de la structure est sillonné de passages étroits. Chacun des piliers est creux et équipé d’un escalier. On pourra aussi pénétrer dans les chevêtres et les gravir avec des échelles. D’un bout à l’autre du pont, une navette voyagera à l’intérieur des poutres-caissons.

Le consortium Signature sur le Saint-Laurent sera responsable d’entretenir l’ouvrage pendant 30 ans.

Des travaux d’entretien seront toujours requis, mais en principe aucune réparation majeure à la structure ne devrait être nécessaire pour 125 ans.

Dominique Forget journaliste, France Desourdy réalisatrice télé, Christian Goupil, Francis Lamontagne et Santiago Salcido designers, Daniel Blanchette Pelletier édition et coordination, Éric Larouche chef de pupitre, André Guimaraes développeur

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